Amedeo Avogadro

9. 8. 1776–9. 7. 1856

Lorenzo Romano Amedeo Carlo Avogadro, hrabě z Quaregny a Cerreta (Conte di Quaregna e Cerreto), se narodil 9. srpna 1776 v Turíně, tehdejším hlavním městě Sardinského království, v rodině právníka hraběte Filippa Avogadra. Po klasickém vzdělání získal v roce 1789 titul z filozofie, v roce 1792 bakalářský titul z jurisprudence a v roce 1796 obhájil doktorát kanonického (církevního) práva. Po několik dalších let působil jako právník. V roce 1815 se oženil s Felicitou Mazzé, s níž měl šest synů.

Cesta k vědě

Kolem roku 1800 začal Avogadro soukromě studovat matematiku a fyziku. Společně se starším bratrem Felicem podal v roce 1803 první vědeckou práci o elektřině do Turínské akademie věd a v roce 1804 byl zvolen jejím dopisujícím členem. Roku 1806 nastoupil jako demonstrátor v přípravné koleji turínské akademie a začal vyučovat matematiku a fyziku. Dne 7. října 1809 byl jmenován profesorem přírodní filozofie (tj. fyziky) na Královské koleji ve Vercelli, kde působil až do roku 1820.

Avogadrův zákon

Roku 1808 publikoval Joseph Louis Gay-Lussac svůj zákon objemových slučovacích poměrů plynů, podle něhož vstupují plyny do reakcí v jednoduchých celočíselných objemových poměrech. Avogadro v červencovém čísle Journal de Physique z roku 1811 publikoval pojednání Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps…, v němž tento Gay-Lussacův zákon vysvětlil pomocí hypotézy, která je dnes nazývána Avogadrův zákon:

Avogadro zavedl pro svou hypotézu rozlišení mezi atomy a molekulami (o několik desítek let dříve, než se tento pojmový aparát v chemii uchytil). Rozeznával jednoatomové, dvouatomové i víceatomové elementární molekuly a dokázal odvodit správné molekulové vzorce pro vodu (H₂O), oxid dusnatý (NO), oxid dusičitý (NO₂), amoniak (NH₃), oxid uhelnatý (CO) a chlorovodík (HCl). O tři roky později přidal mj. oxid uhličitý (CO₂), sirouhlík (CS₂), oxid siřičitý (SO₂) a sirovodík (H₂S).

Proč hypotéza zůstala dlouho nedoceněna

Za svého života se Avogadro uznání své hypotézy nedočkal. Existovalo pro to několik důvodů:

• Avogadrova představa dvouatomových molekul prvků (H₂, O₂, N₂) byla v rozporu s tehdy přijímanou Daltonovou atomovou teorií, podle níž se atomy téhož prvku odpuzovaly a dvouatomová molekula nemohla existovat.
• Práce vyšla ve francouzském časopise, který nebyl v německy ani anglicky mluvícím vědeckém prostředí běžně sledován.
• Avogadro působil v Turíně, geograficky daleko od hlavních evropských chemických laboratoří, a byl málo známý mimo italské vědecké prostředí.
• Sám Avogadro nedokázal hypotézu kvantitativně experimentálně ověřit.

K rehabilitaci Avogadrovy hypotézy došlo až po jeho smrti zásluhou italského chemika Stanislaa Cannizzara, který ji v roce 1858 podrobně rozpracoval v práci Sunto di un corso di filosofia chimica. Na Karlsruhském kongresu v roce 1860 – prvním mezinárodním sjezdu chemiků – Cannizzaro Avogadrovu hypotézu úspěšně obhájil a tím ji vrátil do hlavního proudu chemie.

Akademická kariéra v Turíně

V roce 1820 ustanovil sardinský král Viktor Emanuel I. na Univerzitě v Turíně vůbec první italskou katedru matematické fyziky a jejím prvním nositelem se stal právě Avogadro. Kvůli politickým nepokojům v Piemontu byla katedra v červenci 1822 zrušena; v roce 1823 obdržel Avogadro pouze čestný titul profesora emeritního. Když byla katedra roku 1832 obnovena, dostala se nejprve francouzskému matematikovi Augustinu-Louisi Cauchymu; po jeho odchodu do Prahy byl 28. listopadu 1834 znovu jmenován Avogadro a tuto funkci zastával až do svého odchodu do důchodu v roce 1850 (ve věku 74 let). Vedl výzkumy elektrických vlastností látek, tepelné roztažnosti a měrného tepla.

Nejvýznamnějším Avogadrovým knižním dílem je čtyřsvazková Fisica de' corpi ponderabili publikovaná v letech 1837–1841.

Avogadrova konstanta

Na Avogadrovu počest byla po jeho smrti pojmenována jedna ze základních fyzikálních konstant – Avogadrova konstanta N_A. Označuje počet elementárních částic (atomů, molekul, iontů) v jednom molu látky:

Od revize Mezinárodní soustavy jednotek z 20. května 2019 je tato hodnota přesně definovaná: nově je jednotka mol definována právě prostřednictvím Avogadrovy konstanty (mol je přesně 6,022 140 76·10²³ elementárních entit). První kvantitativní odhad jejího řádu provedl v roce 1865 rakouský fyzik Johann Josef Loschmidt na základě kinetické teorie plynů; v některých zdrojích (zejména německých) je proto Avogadrova konstanta označována také jako Loschmidtovo číslo.

Avogadrův zákon v praxi

Z Avogadrovy hypotézy přímo vyplývá řada důležitých důsledků pro chemii i fyziku plynů:

• Molární objem ideálního plynu – při normálních podmínkách (0 °C, 101,325 kPa) zaujímá 1 mol libovolného ideálního plynu objem přibližně 22,414 dm³. Tato hodnota platí nezávisle na chemické povaze plynu.
• Stavová rovnice ideálního plynu – p·V = n·R·T, kde n je látkové množství plynu (v molech). Spojuje Boyleův-Mariottův zákon, Charlesův zákon, Gay-Lussacův zákon i Avogadrův zákon do jediného vztahu.
• Stechiometrie – v chemických reakcích plynů poměry objemů reaktantů i produktů odpovídají poměrům počtů molů, a tedy i stechiometrickým koeficientům v rovnici reakce.
• Měření molární hmotnosti – ze známé hustoty plynu při daných podmínkách lze snadno určit molární hmotnost neznámého plynu.

Amedeo Avogadro (v některých starších pramenech uváděný jako Amadeo) zemřel 9. července 1856 v Turíně, ve věku 79 let. Stal se postupně jedním ze zakladatelů moderní fyzikální chemie.

Časté otázky

Co říká Avogadrův zákon?

Stejné objemy plynů za stejné teploty a tlaku obsahují stejný počet molekul, bez ohledu na chemickou povahu plynu.

Jaká je hodnota Avogadrovy konstanty?

N_A = 6,022 140 76·10²³ mol⁻¹. Od roku 2019 je v Mezinárodní soustavě jednotek definována přesně a slouží k definici molu.

Jaký je rozdíl mezi Avogadrovou konstantou a Loschmidtovou konstantou?

Avogadrova konstanta N_A udává počet částic v jednom molu (jednotka mol⁻¹). Loschmidtova konstanta n₀ udává počet částic v jednotce objemu ideálního plynu za normálních podmínek (přibližně 2,687·10²⁵ m⁻³, jednotka m⁻³).

Proč nebyla Avogadrova hypotéza za jeho života přijata?

Byla v rozporu s tehdy přijímanou Daltonovou atomovou teorií (která vylučovala existenci dvouatomových molekul prvků), publikována ve francouzském časopise mimo hlavní centra chemie a Avogadro působil v regionálně izolovaném Turíně. K jejímu uznání došlo až po jeho smrti na Karlsruhském kongresu v roce 1860 zásluhou Stanislaa Cannizzara.

Jaký je objem 1 molu plynu za normálních podmínek?

Přibližně 22,414 dm³ (22,414 l), bez ohledu na druh ideálního plynu – jde o přímý důsledek Avogadrova zákona.

Související

• Johann Josef Loschmidt – první kvantitativní odhad Avogadrovy konstanty (1865).
• Látkové množství – jednotka mol a převody.
• Avogadrova konstanta v přehledu fyzikálních konstant.
• Převody objemu – molární objem plynu.

Další informace

• Amedeo Avogadro – Wikipedie
• Amedeo Avogadro – Wikipedia
• Amedeo Avogadro – Encyclopædia Britannica
• Amedeo Avogadro – Science History Institute

Časté překlepy: Amadeo, Lorenco, Roman.

Pojmenováno po něm

• Avogadrův zákon (1811) – základní zákon o plynech
• Avogadrova konstanta N_A – jedna ze sedmi definujících konstant SI
• Převody látkového množství – kalkulátor využívající Avogadrovu konstantu
• Fyzikální konstanty – přehled